Nachricht

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Am 3. August wurde das Forschungszentrum für Neuromodulation und Gehirn-Computer-Schnittstelle der Fudan-Universität (im Folgenden als „Gehirn-Computer-Zentrum“ bezeichnet) offiziell eröffnet.

Nach Angaben der Fudan-Universität wird sich das Forschungszentrum für Neuromodulation und Gehirn-Computer-Schnittstelle der Fudan-Universität künftig dafür einsetzen, die wichtigsten strategischen Anforderungen des Landes im Bereich der Cross-Integration in den Bereichen Neuromodulation und Gehirn-Computer-Schnittstelle zu erfüllen und die Erforschung der Prinzipien von zu fördern Neuromodulation und Gehirn-Computer-Schnittstelle, bahnbrechende technologische Durchbrüche und ein neuer Produktivitätsinnovationsmotor für medizinische und Gesundheitsanwendungen.

Die Eröffnungszeremonie des Forschungszentrums für Neuromodulation und Gehirn-Computer-Schnittstelle der Fudan-Universität.Foto mit freundlicher Genehmigung der Fudan-Universität

Drei große Forschungsrichtungen, gemeinsam aufgebaut von 8 Einheiten

Lassen Sie gehörlose Menschen ihr Gehör wiedererlangen, lassen Sie Blinde ihr Sehvermögen wiedererlangen, lassen Sie gelähmte Patienten selbstständig gehen, lassen Sie Depressionspatienten wieder glücklich werden und ermöglichen Sie behinderten Patienten, Roboterarme durch Fantasie zu steuern ... Von der Wahrnehmungsreparatur bis zur Bewegungssteuerung, Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie zulassen Der einst unerreichbare Traum der Menschheit ist Wirklichkeit geworden.

Als revolutionäre Art der Mensch-Computer-Interaktion umgeht die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie herkömmliche periphere Nerven und Muskeln und stellt direkt einen neuen Kommunikationskontrollkanal zwischen dem menschlichen Gehirn und der Außenwelt her. Sie kann Gehirnkrankheiten behandeln und die Gesundheit der Menschen effektiv wiederherstellen Es bietet die Möglichkeit, dass motorische Funktionen und Kommunikationsfähigkeiten aufgrund von Traumata oder Traumata verloren gehen. In den letzten Jahren wurde es häufig in der medizinischen Behandlung, Rehabilitation, Pflege und anderen Bereichen eingesetzt.

Nach Angaben der Fudan-Universität hat die Fudan-Universität in den letzten Jahren das strategische Layout im Bereich der Gehirn-Computer-Schnittstelle aktiv vorangetrieben. Derzeit ist die ernsthafte medizinische Behandlung das realistischste Forschungs- und Anwendungsszenario für die Gehirn-Computer-Schnittstelle. Zu Beginn seiner Gründung legte das Brain-Computer Center drei Hauptrichtungen fest: Forschung zu neuronalen Regulationsmechanismen und -theorien, Forschung und Entwicklung der interaktiven Gehirn-Computer-Neuromodulationstechnologie und klinische Translationsforschung zur Neuromodulation, wobei die drei Hauptverbindungen vollständig integriert wurden Grundlagenforschung, technische Forschung und translationale Anwendungen.

Das Brain-Computer Center stützt sich auf das Institute of Brain-inspired Intelligence Science and Technology und kooperiert mit dem Brain Science Translation Research Institute, dem Brain Science Research Institute, dem Big Data Institute, dem National Key Laboratory of Integrated Chips and Systems, dem Das angeschlossene Huashan-Krankenhaus, das angeschlossene Kinderkrankenhaus und das angeschlossene Krebskrankenhaus haben es gemeinsam gebaut.

Gleichzeitig versammelt das Brain-Computer Center interdisziplinäre Teams, die Wissenschaft, Technik und Medizin wie Datenwissenschaft, Informationswissenschaft, interaktive Chips, Systemintegration und klinische Anwendungen integrieren. Dadurch werden seine interdisziplinären Vorteile voll ausgeschöpft und die Zusammenarbeit gestärkt in Grundlagenforschung, klinischer Medizin und Ingenieurtechnik und bilden ein interdisziplinäres Fachforschungsteam.

„Viele Wissenschaftler haben zuvor in ihren eigenen Grundlagenforschungsbereichen an Gehirn-Computer-Schnittstellen geforscht. Nach der Gründung des Gehirn-Computer-Zentrums wird es bequemere interdisziplinäre Kooperationsmöglichkeiten bieten und mehr Funken anregen. Es wird Materialwissenschaft und Medizin verdichten.“ „Experten und Wissenschaftler aus Wissenschaft und anderen Bereichen haben gemeinsam Spitzenforschung erforscht, indem sie Plattformen aufgebaut, akademische Konferenzen organisiert oder interdisziplinäre Stipendien eingerichtet und gemeinsam wichtige nationale Forschungsaufgaben übernommen haben.“ Direktor der Abteilung Neuromodulation und Gehirn -Computer Interface Research Center der Fudan-Universität, sagte Wang Shouyan, stellvertretender Direktor des Institute of Brain-inspired Intelligence Science and Technology.

Was machen Forscher am Brain Computer Center?

Wang Shouyan stellte dem Reporter von The Paper die vier Stufen der Gehirn-Computer-Schnittstelle von 1.0 bis 4.0 vor. 1.0 ist die Phase des Gehirnlesens, d. h. die Dekodierung von Gehirninformationen, wie z. B. die Interpretation des inneren Bewusstseins im menschlichen Gehirn. 2.0 ist die Phase des Gehirnschreibens, in der externe Informationen an das Innere des Gehirns übertragen werden, wie z. B. Cochlea-Implantate Elektrische Stimulation des Gehirns; 3.0 ist die interaktive Stufe, das heißt, das menschliche Gehirn interagiert mit Maschinen, überwacht Gehirnsignale in Echtzeit und reguliert die Gehirnfunktionen genau. In Zukunft könnten wir die Stufe 4.0 der Gehirn-Intelligenz-Fusion erreichen und eine intelligente Interaktion zwischen Entscheidungsfindung, Emotionen, Bewusstsein und anderen höheren kognitiven Funktionen des Gehirns mit Maschinen und der Umwelt auf einer Ebene erreichen, die über Gehirnsignale hinausgeht.

Das Team von Zhang Jiayi, einem Forscher am Fudan Institute of Brain Science, konzentriert sich auf die Erforschung künstlicher Nanodraht-Photorezeptoren zur Wiederherstellung der Sehfunktion. Diese Forschung ist repräsentativ für die „Gehirn-Schreibphase“ der Gehirn-Computer-Schnittstelle 2.0.

Zhang Jiayi sagte Reportern, dass bei blinden oder sehbehinderten Menschen etwa 40 % der unheilbaren Erblindungskrankheiten mit der Degeneration und Apoptose der Photorezeptoren der Netzhaut zusammenhängen. Aufgrund eines Problems mit der Photorezeption kann die Netzhaut keine Photorezeptorsignale erzeugen und im Sehzentrum kann kein Sehvermögen gebildet werden. Derzeit analysiert sein Team mithilfe der künstlichen Netzhaut den Kodierungs- und Dekodierungsmechanismus künstlicher visueller Signale im Sehzentrum und entwickelt so technische Wege, die das künstliche Sehen mit höherer Auflösung wiederherstellen können.

Das Team von Zhang Jiayi entwickelt eine künstliche Netzhaut, um völlig blinden Patienten das Sehvermögen wiederherzustellen. Bild des öffentlichen WeChat-Kontos der „Fudan-Universität“.

„In der Anfangsphase haben wir Titanoxid-Nanodrähte, ein relativ hocheffizientes optoelektronisches Material, verwendet, um die beiden Hauptprobleme der photoelektrischen Umwandlungseffizienz und der selektiven Stimulation zu lösen und so die Funktion einer künstlichen Netzhaut zu realisieren. Wir werden weiterhin mit der Materialwissenschaft zusammenarbeiten.“ und klinische Teams in der Zukunft, um eine höhere Auflösung der visuellen Funktionsrekonstruktion und Gehirn-Computer-Informationsinteraktion zu erreichen“, sagte Zhang Jiayi.

Qiu Yanqun, stellvertretender Chefarzt der Abteilung für Handchirurgie des der Fudan-Universität angegliederten Huashan-Krankenhauses, ist Teil eines Teams, das sich auf Hemiplegie aufgrund von Schlaganfall, Zerebralparese usw. konzentriert und sich auf die Erforschung konzentriert, wie dies durch medizinische Nervenübertragung erreicht werden kann Eine Seite des Gehirns soll beide Gliedmaßen gleichzeitig steuern, sodass die betroffene Gliedmaße eine bessere motorische Kontrolle erlangen und gelähmten Patienten zu einer besseren Hand-Gehirn-Koordination verhelfen kann.

„Die Kreuztransposition des linken und rechten siebten Halsnervs kann Patienten helfen, ihre Bewegungsfähigkeit der Gliedmaßen um 20 bis 30 Punkte zu verbessern, aber Patienten mit schlechten Grundlagen haben noch viel Raum für Verbesserungen. Daher haben wir die ursprüngliche Basis verbessert.“ Durch die Kombination von Gehirn-Computer-Schnittstelle und Neuromodulationstechnologie wird erwartet, dass ein „additiver“ Effekt erzielt wird. Beispielsweise kann das neue Gehirn-Computer-Schnittstellen-Exoskelett die Absichten des Gehirns aus dem Arm lesen und aufzeichnen, extrahieren und „Die Reinigung von Nerven- und Muskelsignalen, ergänzt durch tragbare Exoskelette und andere Hilfsmittel, ermöglicht es Patienten, flexiblere Bewegungen der Gliedmaßen zu erreichen und sogar das Niveau der Selbstfürsorge zu erreichen“, sagte Qiu Yanqun Eine vorläufige klinische Anwendung wurde entwickelt.

„Kreuztransferoperation der rechten und linken zervikalen Wurzel des siebten Nervs“. Bild des öffentlichen WeChat-Kontos der „Fudan-Universität“.

Nach Ansicht von Qiu Yanqun hat er als Chirurg nach seinem Eintritt in das Neuromodulations- und Gehirn-Computer-Schnittstellen-Forschungszentrum der Fudan-Universität bessere Möglichkeiten erhalten, Medizin und Technik zu kombinieren: „Wir beginnen in der Klinik, betreiben Grundlagenforschung und übertragen sie dann.“ Helfen Sie der wissenschaftlichen Forschung, eine Spirale zu bilden.“

Wie kann interdisziplinärer Dialog wirklich effektiv sein?

Laut Wang Shouyan erfolgte die Gründung des Fudan Neuromodulation and Brain-Computer Interface Research Center nicht über Nacht. Fast seit 2017 brodeln die Ideen. In dieser Zeit haben sich viele Fudan-Professoren der akademischen Erforschung und dem Austausch verschrieben. In diesem Jahr ist die Gehirn-Computer-Schnittstelle in eine Phase umfassender und schneller Entwicklung eingetreten, und die Einrichtung eines Forschungszentrums steht an der allgemeine Trend.

Nachdem Song Enming, ein junger Forscher am Institut für Optoelektronik der Fudan-Universität, dem Forschungszentrum für neuronale Regulierung und Gehirn-Computer-Schnittstelle der Fudan-Universität beigetreten ist, wird er sich weiterhin auf seine Forschung im Bereich flexibler und invasiver Gehirn-Computer-Schnittstellen konzentrieren , mit dem Ziel, aus Hardware-Sicht wesentliche Durchbrüche zu erzielen und herkömmliche Gehirn-Computer-Schnittstellen zu überwinden. Die Computerschnittstelle ist mit Problemen wie der Starrheit der Systemform und dem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis der Signalverstärkung konfrontiert.

„Der zukünftige Trend zu Gehirn-Computer-Schnittstellen muss die Biokompatibilität von Gehirn-Computer-Schnittstellen verbessern und sich auch mit künstlicher Intelligenz, gehirnähnlicher Intelligenz, Neurochirurgie usw. überschneiden.“ Song Enming sagte Reportern, dass sein Team große Entdeckungen gemacht habe Aktive CMOS-Transistoren auf Siliziumbasis können eine hochdichte EEG-Verstärkungsbildgebung ermöglichen. In Zukunft werden wir aktiv eine multidisziplinäre Zusammenarbeit auf der Grundlage der zentralen Plattform durchführen.

Wenn grenzüberschreitende Schnittstellen zur Norm in der wissenschaftlichen Forschung werden, wie können dann die hohen Mauern und Barrieren zwischen verschiedenen Disziplinen niedergerissen und wirklich ein effektiver Dialog erreicht werden? Nach Ansicht von Wang Shouyan könnte der Schlüssel zu gemeinsamer interdisziplinärer und barrierefreier Kommunikation darin liegen, von gemeinsamen wissenschaftlichen Bestrebungen und Interessen angetrieben zu werden.

„Zum Beispiel kooperieren Fudan und das Beijing Tiantan Hospital bei der Behandlung vegetativer Patienten mit Bewusstseinsstörungen. Wie kann man beurteilen, ob der Patient bei Bewusstsein ist? Dazu müssen EEG-Signale verwendet werden, um den Bewusstseinsgrad des Patienten zu überwachen und zu regulieren. EEG-Signaldekodierung und Closed-Loop-Algorithmen sind Neuroengineering. Was Forscher gut können, und wie man Elektroden implantiert, um klinische Probleme zu lösen, ist das, was Ärzte gut können. Wenn beide Parteien zusammenarbeiten, um sich auf das Problem zu konzentrieren und ein hohes Maß an Toleranz füreinander aufrechtzuerhalten, können sie kann den Effekt von 1+1>2 erzielen“, sagte Wang Shouyan. .